Question

將一定量NO₂和N₂O₄的混合氣體通入體積為1L的恒溫密閉容器中，各物質濃度隨時間變化的關系如圖．

請回答：
（1）下列選項中不能說明該反應已達到平衡狀態的是

 

（填選項字母）．
A．容器內混合氣體的壓強不隨時間變化而改變
B．容器內混合氣體的密度不隨時間變化而改變
C．容器內混合氣體的顏色不隨時間變化而改變
D．容器內混合氣體的平均相對分子質量不隨時間變化而改變
（2）反應進行到10min時，共吸收熱量11.38kJ，則該反應的熱化學方程式為

 

；
（3）計算該反應的平衡常數K=

 

．
（4）反應進行到20min時，再向容器內充入一定量NO₂，10min后達到新的平衡，此時測得c（NO₂）=0.9mol/L．
①第一次平衡時混合氣體中NO₂的體積分數為w₁，達到新平衡后混合氣體中NO₂的體積分數為w₂，則w₁

 

w₂（填“＞”、“=”或“＜”）；
②請在圖2中畫出20min后各物質的濃度隨時間變化的曲線（曲線上必須標出“X”和“Y”）．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,熱化學方程式,化學平衡狀態的判斷

專題：化學平衡專題

分析：（1）化學反應達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發生變化，由此衍生的一些物理量不發生變化，以此進行判斷，得出正確結論；
（2）根據圖象進行判斷；
（3）根據平衡常數的定義進行計算；
（4）①增大壓強，平衡向著氣體體積減小的方向移動；
②根據平衡時濃度作圖．

解答： 解：（1）A．反應前后氣體的化學計量數之和不等，故容器總壓強不隨時間改變可作為判斷是否達到化學平衡狀態的依據，故A正確；
B．密度=

總質量

體積

，總質量不變，體積也不變，故混合氣體的密度不隨時間變化而改變不能作為判斷是否達到化學平衡狀態的依據，故B錯誤；
C．NO₂為紅棕色氣體，N₂O₄為無色氣體，故混合氣體的顏色不隨時間變化而改變可作為判斷是否達到化學平衡狀態的依據，故C正確；
D．平均分子量=

總質量

總物質的量

，總質量不變，總物質的量在變，故反應混合氣平均分子量不再改變可作為判斷是否達到化學平衡狀態的依據，故D正確，
故選B．
（2）由（1）可知，反應物為N₂O₄，生成物為NO₂，反應進行到10min時，N₂O₄的物質的量變化為0.2mol/L×1L=0.2mol，共吸收熱量11.38kJ，故反應1molN₂O₄共吸收熱量11.38kJ×5=56.9kJ，故該反應熱化學方程式為：N₂O₄（g）?2NO₂（g），△H=+56.9kJ/mol，故答案為：N₂O₄（g）?2NO₂（g），△H=+56.9kJ/mol；
（3）根據反應N₂O₄（g）?2NO₂（g），再根據平衡常數的定義和圖中的數據可知，k=

c2(NO2)

c(N2O4)

=

0.6×0.6

0.4

=0.9，
故答案為：0.9；
（4）①恒容，充入一定量NO₂，相當于增大壓強，平衡逆向移動，新平衡后混合氣體中NO₂的體積分數減小，故W₁＞W₂，故答案為：＞；
②30min時，c（NO₂）=0.9mol/L，k=

c2(NO2)

c(N2O4)

=

0.9×0.9

c(N2O4)

=0.9，c（N₂O₄）=0.9mol/L，
20min-30min，N₂O₄的濃度增加了0.9-0.4=0.5mol/L，故NO₂的濃度減少了1mol/L，則20min時，c（NO₂）=1+0.6=1.6mol/L，c（N₂O₄）=0.4mol/L，
故答案為：．

點評：本題考查化學反應速率及化學平衡圖象，注重對圖象的分析，明確圖象中縱橫坐標及點、線、面的意義是解答本題的關鍵，難度中等．